(57)【要約】【課題】  回路基板を試験するために接続するコネクタのソケットおよびソケットの摩耗を低減するためのコンタクト方技術を提供する。【解決手段】  本発明は、ソケット内部のバネ軸上にコンタクト対象を挿入することができる空間を有する圧縮バネと、コンタクト対象の挿入方向と反対側に試験機等からの配線に電気的に接続することができるプランジャを備え、プランジャの押圧によってバネを座屈状態にし、コンタクト対象端子と圧縮バネを接触させることにより電気的に接続されるプロービング用ソケットに関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンタクト対象と電気的に接続するプロービング用ソケットであって、
ソケット内部のバネ軸上で前記コンタクト対象の挿入可能な空間を持つ圧縮バネと、
前記コンタクト対象の挿入方向と反対側で試験機からの配線と電気的に接続するプランジャとを備え、
前記プランジャの押圧もしくはコネクタ端子と一体となった前記コンタクト対象の押圧によって、前記圧縮バネを座屈状態とし、前記コンタクト対象のコネクタ端子と前記圧縮バネを接触させることを特徴とするプロービング用ソケット。
【請求項２】
前記プランジャは、前記コンタクト対象の挿入側における端部をテーパ状とし、押圧時に、該テーパ状端部によって前記圧縮バネを座屈させることを特徴とする請求項１に記載のプロービング用ソケット。
【請求項３】
前記プロービング用ソケットは、前記プランジャの押圧面と対向する側に設定されたテーパ状リングを備え、前記プランジャ押圧時に、該テーパ状リングよって前記圧縮バネを座屈させることを特徴とする請求項１に記載のプロービング用ソケット。
【請求項４】
前記コネクタ端子の位置決めピンの外側に設けられた弾性体と、前記プランジャの周囲に設けられたバネとを備え、前記コネクタ端子側から押された場合に、まず前記コンタクト対象が前記圧縮バネの空間内に挿入され、その後前記プランジャが相対的に押し下げられ、前記圧縮バネが相対的に押圧されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のプロービング用ソケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板を試験するために接続するコネクタのソケットおよびソケットの摩耗を低減するためのコンタクト技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器に内蔵される回路基板には、ＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large Scale Integration）等の半導体部品からなる電子回路が形成されており、この電子回路は、電子機器に組み込まれる前に正常に動作するかどうかの動作試験が実施される。この動作試験は、一般に、試験対象の回路基板の端部に取り付けられたコネクタを通じて行われている。
【０００３】
従来の回路基板では、図１０、図１１に示すように、雄コネクタ１００と電子部品１１１を備えた回路基板１１０の電子部品１１１の動作を試験する回路基板試験装置（図示せず)の雌コネクタ２００とを示すものである。試験対象の回路基板１１０の動作試験を行う場合、回路基板１１０に実装されている雄コネクタ１００に、回路基板試験装置にケーブルで接続する雌コネクタ２０１を電気的に結合させていた。コネクタ端子１０１は複数本の接続端子で構成されており、コネクタ端子１０１ピンの他端側は回路基板１１０に半田等で固定されている。
【０００４】
雄コネクタ１００と雌コネクタ２００のコンタクト部分の構造は、図１１に示すようになっている。雄コネクタ１００のコネクタ端子１０１は先端が尖った槍形をしており、雌コネクタ２００にはそのハウジングの中に、雄コネクタ１００コネクタ端子１０１を両側から挟んで受け入れるレセプタクル（電極）２０１が設けられている。コネクタ端子１０１がレセプタクル２０１の対向する電極の間に差し込まれると、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、コネクタ端子１０１とレセプタクル２０１とがお互いに擦れ合いながら電気的に接続される。
【０００５】
以上のように構成された雄コネクタ１００と雌コネクタ２００は、通常の使用においては全く問題ないが、試験対象の回路基板１１０を大量に試験する場合には、雌コネクタ２００は耐久性の面で問題があった。つまり、試験対象の回路基板１１０は、それぞれ１回だけコンタクトすれば試験終了となるが、試験装置側のレセプタクル２０１は、多数の雄コネクタ１００に対して毎回使用されるため、対向している電極（レセプタクル２０１）の間隔が磨耗により広くなってしまい、ついには接触不安定、接触不良になるという問題が発生する。
【０００６】
こうした問題に対し、回路基板に取り付けられたコネクタのコネクタ端子とレセプタクルとが擦れ合うことなく接続する方法としてＺＩＦ（Zero Insertion Force）コンタクトが提案されている。
【０００７】
ＺＩＦコンタクトは、半導体試験装置等を試験する際などに良く用いられており、２枚の樹脂板等に開けられた穴に入っているコンタクト電極を、開いたままの状態で半導体装置を搭載し、リードをコンタクト電極の間に挿入する。その後、２枚の樹脂板をそれぞれ反対方向に移動させることにより、コンタクト電極を閉じさせて電気的に接続するものである。
【０００８】
しかしながら、図１１に示すように、回路基板１１０に実装されている雄コネクタ１００のコネクタ端子１０１が、奥まった位置にあり、かつ端子間隔が狭く、実装には不向きである。
【特許文献１】特開平０６−９６８１８号公報
【特許文献２】特開平０９−９２４１４号公報
【特許文献３】特開平０７−２２１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明では、回路基板を試験する試験装置において、コネクタの多数回の抜き差しに耐え得るレセプタクルの構成として、レセプタクルを横方向に移動させるのではなく、コンタクト端子挿入時に、該端子の垂直方向からの移動を横方向の移動に変換してコンタクトさせるプロービング用ソケットを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、回路基板を試験するために接続するコネクタのプロービング用ソケットに関し、ソケット内部においてバネ軸上でコンタクト対象が挿入される空間を有する圧縮バネと、コンタクト対象の挿入方向と反対側に回路基板の試験機からの配線と電気的に接続するプランジャとを備え、コンタクト対象が挿入されたときに、プランジャからの押圧もしくはコネクタ端子と一体となったコンタクト対象からの押圧によって、圧縮バネは、座屈状態となり、その変形によってコンタクト対象の端子と前記圧縮バネを接触させる構成とすることによって、コネクタ端子を受けるソケット側において、レセプタクルとしての圧縮バネとコネクタ端子との擦れ合いがないため、試験のため回路基板のコネクタ端子が多数回抜き差しされて生じる磨耗は大幅に減少する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の接続方式によれば、圧縮バネからなるレセプタクルと挿入されるコネクタの端子との間で擦れ合う現象が発生しないため、試験機側の雌コネクタの摩耗がほとんどなく、長時間安定に接触し、検査品質の向上が図れる。また、その動作も試験機側のコネクタを固定しておき、これに回路基板側コネクタを押圧するだけでよく、構造もシンプルとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の対象であるコンタクト用ソケットについて、図面を用い、具体的に実施例に基づいて説明する。
（実施例１）
実施例１では、回路基板のコネクタ端子が挿入されるレセプタクルとして、圧縮バネを適用した場合について示す。以下、図１〜図５を用いて、本発明のプロービング（試験）用ソケット、各構成部材、およびコネクタ端子との接続構成の順で説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態になるプロービング用ソケットの構造例（その１：レセプタクルに圧縮バネ適用）を示す。図１（ａ）は、プロービング用ソケットの基本構造を示し、図１（ｂ）は、試験機に実装する構造を示している。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、バレル８は、その下側に回路基板側からのコンタクト対象であるコネクタ端子を挿入する穴が開いており、その上にレセプタクルとしての圧縮バネ９、及び圧縮バネ９を押圧するためのプランジャ７が設けられており、バレル８の上側には、プランジャ７の一部が穴から突出した構造となっている。
【００１５】
プランジャ７を押圧すると圧縮バネ９は密着状態になるが、さらに押圧されると座屈が生じ、圧縮バネ９の中央部分が横方向にずれてくる。本発明は、この横方向のずれによる移動をコンタクト（接触）に利用するものである。
【００１６】
つまり、圧縮バネ９の下側からコンタクト対象であるコネクタ端子を挿入し、プランジャ７で圧縮バネ９を座屈させてコンタクトするものである。そして、プランジャ７を元に戻せば、通常の圧縮バネ９の状態に戻る。この接続方式によれば、コネクタの端子とレセプタクルが擦れ合うことがなく、試験機側の雌コネクタの摩耗を防ぐことができる。
【００１７】
図１（ｂ）は、プロービング用ソケットの実装形式を示しており、プランジャ７の先端部分には、プランジャ７から圧縮バネ９への押圧を作るバネ１１、試験機と電気接続する配線１２、およびバネ１１の上側を抑えるストッパリング１０が設けられた構造となっている。
【００１８】
図２は、本発明の実施の形態になるソケットに適用するレセプタクル例（その１：圧縮バネの場合）を示す。本例では、レセプタクルとして適用する圧縮バネの形状を示している。図２（ａ）は、通常の圧縮バネを示し、図２（ｂ）は、バネを軸方向に曲げ、押圧時に変形してコネクタ端子と接触しやすくさせる曲がり圧縮バネの例を示している。
【００１９】
図２（ａ）の場合、圧縮バネ９の巻きの直径と接触対象のコネクタ端子の大きさに対する比率は、概ねコネクタ端子より圧縮バネ９の直径を２〜５倍程度大きくすることが望ましい。これは、その比率が１では座屈しないし、また比率が大き過ぎるとバレル径が大きくなり、複数のコネクタ端子間のピッチに対応できなくなるためである。
【００２０】
図３は、本発明の実施の形態になる圧縮バネを押圧するためのテーパ状加圧機構の例を示す。
【００２１】
図３（ａ）に示すように、プランジャ７の先端部の傾斜部分（テーパ形状部分）を圧縮バネ９の径とほぼ同じ（厳密には圧縮バネの径が少し小さい）にして圧入気味に加工することによって、圧縮バネ９とプランジャ７の傾斜部分の接触抵抗の不安定要因を除去・低減させている。
【００２２】
また、挿入したコネクタ端子との接触時における電気伝導性を向上させるために、レセプタクルとしての圧縮バネ９やプランジャ７の表面に良導電性の金属メッキ（例えば、金メッキなど）を施すことが好適であることは言うまでもない。
【００２３】
また、テーパ状加圧機構は、図３（ｂ）のように、ソケット側にテーパのついたリングを挿入させるのでもよい。
【００２４】
図４は、本発明の実施の形態になるプロービング用ソケットの接続構造（その１：圧縮バネ適用例）を示す。本例は、試験装置（図示していない）に接続されている雌コネクタ３と回路基板に実装されているコネクタ１との接続構成の断面図を示している。
【００２５】
コネクタ１には、奥まった位置にコネクタ端子２が複数個（図は２個の例）、行・列に並んでいる。雌コネクタ３とカバー４を接続する位置決めピン５が備わり、位置決めピン５の外側に弾性体（バネなど）６が設けられ、回路基板に取り付けられたコネクタ１側からの押圧に応じて弾性体６が伸縮する構造となっている。弾性体６は、コネクタ１を接続後、プロービング用ソケットからコネクタ１を引き抜くのを容易にさせる役割をもつ。
【００２６】
また、プランジャ７の周囲には、バネ１１が設けられ、雌コネクタ３側から押された場合に縮み、相対的にプランジャ７が押し下げられ、圧縮バネ９が押圧される。
【００２７】
つまり、プロービング用ソケットに対し、コネクタ１を押圧すると、まずコンタクト対象であるコネクタ端子２が圧縮バネ９の空間内に挿入され、その後プランジャ７が相対的に押し下げられ、圧縮バネ９が相対的に押圧されることとなる。なお、圧力をかけ過ぎないように、プランジャ７の上側にはストップリング１０を設けている。また、配線１２は、試験装置と接続してコネクタ１に電気信号を与えるためのものである。
【００２８】
図５は、本発明の実施の形態になるコネクタ／ソケットの接続状態を示す図（その１：圧縮バネ適用例）である。ここでは、カバー９側が固定されているとして説明する。
【００２９】
矢印のように回路基板についたコネクタ１を移動させ、コネクタ端子２を圧縮バネ９の中に挿入した状態のものが図５（ａ）である。圧縮バネ９には、コネクタ端子２とは接触しないＺＩＦで挿入されている。さらに、コネクタ１を押圧すると、雌コネクタ３は、カバー４側に移動するとともに、バネ１１が縮み、相対的にプランジャ７が下がって圧縮バネ９を押圧する。圧縮バネ９は、押圧とともに密着したままの巻き状態になり、さらに、押圧されると、図５（ｂ）のように、座屈状態になり、コネクタ端子２と圧縮バネ９、バレル８が接触し、配線１２に接続される。
【００３０】
この時、圧縮バネ９に座屈がおきやすくさせるため、上述してきたように、図２（ｂ）のような曲がりバネを用いたり、図３（ａ）のようにプランジャ７の押圧部分にテーパをつけたり、図３（ｂ）のようにソケット側にテーパのついたリングを挿入するなどが効果的である。また、コネクタ１の押圧力をなくせば、図４や図５（ａ）のような電気接続ＯＦＦの状態に戻る。
【００３１】
なお、押圧するのは、回路基板のコネクタ１側からでも、試験機の雌コネクタ３側からでも、同様に機能する。
【００３２】
つぎに、ＺＩＦを実現するための別の方法について説明する。レセプタクルの構造が異なるだけで、その動作は実施例１とほぼ同様である。
（実施例２）
実施例２では、レセプタクルにおけるＺＩＦコンタクトさせるための別な形態として中央部に絞り込みを入れて変形しやすくさせた筒状金属バネを適用した場合について示す。以下、図６〜図９を用いて、本発明のプロービング用ソケット、各構成部材、およびコネクタ端子との接続構成の順で説明する。
【００３３】
図６は、本発明の実施の形態になるプロービング用ソケットの構造例(その２：レセプタクルに筒状金属バネ適用）を示す。図６（ａ）は、レセプタクルとして筒状金属バネを適用した場合の原理構造を示し、図６（ｂ）は、試験機への実装構造を示している。
【００３４】
例えば、金属製バネ材料のパイプの中央付近を絞って細くし、かつ絞った中央部分がスリット加工されて、それぞれ独立に変形される構造とした筒状金属バネ１５を、図６（ａ）のようにバレル８の中に配置し、上部に設けられたプランジャ７で押圧する構造となっている。下側の穴からコンタクト対象であるコネクタ端子２を挿入し、プランジャ７で上から押圧すると、パイプの絞った部分の帯状の金属部分が軸上側に迫り出し、４方向からコンタクト対象に接触する。プランジャ７を戻せばバネ圧が開放され迫り出していた帯状金属が元に戻る。
【００３５】
なお、図６（ｂ）に示すストッパ１３は、パイプ状の部品でプランジャ７の動きを物理的に止めるものであり、絞った部分の金属が押圧によって塑性変形しないようにするためのものである。
【００３６】
図７は、発明の実施の形態になるソケットに適用するレセプタクル例(その２：筒状金属バネの場合）を示す。図７（ａ）のように、レセプタクルとしての筒状金属バネ１５は、円筒状の中央部分が絞られて半径が小さくなっており、また、絞った部分にはスリットが設けてあり、スリット間がそれぞれ独立に変形できる構造となっている。
【００３７】
この筒状金属バネ１５に対し軸方向の端から押圧すると、絞り部分のスリットが軸と垂直方向にせりだし、軸上にあるものとコンタクトできることになる。筒状金属バネ１５の材料は、ステンレス、ベリリウム銅、リン青銅などのバネ材料からなり、接触性を良くするために金属メッキをするとよい。
【００３８】
また、レセプタクルとして、図７（ｂ）のように、コンタクト対象の断面形状に合わせて、９０度毎４方向を帯状に残し、他の部分を削除した電極を、図６（ｂ）のようにバレル８の中に配置してもよい。なお、ストッパ１６は、絞った部分の帯状金属が押圧によって塑性変形しないようにするためのものである。
【００３９】
図８は、本発明の実施の形態になるプロービング用ソケットの接続構造（その２：筒状金属バネ適用例）を示す。
【００４０】
回路基板のコネクタ１と試験機からの接続ケーブルを対向させておく。固定した回路基板のコネクタ１のコネクタ端子２は、筒状金属バネ１５内に入っておらず、カバー４と配線１２の間の弾性体６も縮んでいない。配線１２は、カバー４内で接続ケーブルに繋がっている。
【００４１】
図９は、本発明の実施の形態になるコネクタ／ソケットの接続状態を示す図（その２：筒状金属バネ適用例）である。本例は、図８の状態から、コネクタ１を押圧することによりコネクタ端子２を筒状金属バネ１５の中に挿入したときの接続状態を示している。
【００４２】
図９（ａ）は、コネクタ端子２の押し込みが十分でなく、筒状金属バネ１５と触れていない状態であり、図９（ｂ）のように、さらに、図示していない接続用押圧部品によってコネクタ１を押していくと、カバー４と雌コネクタ３の間の弾性体６が縮む。弾性体６が縮むとともに、バネ１１が縮み、相対的にプランジャ７が下がり、これによって筒状金属バネ１５が縮み、絞った中央部分のスリットが軸と垂直方向にせりだし、コネクタ１のコネクタ端子２と筒状金属バネ１５とが接触する。
【００４３】
図９（ｂ）のような接触状態で回路基板の試験を行う。試験が終わって、回路基板のコネクタ１からの押圧を戻すと、図８や図９（ａ）の状態になる。このような構造にすることによって、コネクタ端子２と筒状金属バネ１５とが擦れ合うことなく接触することが可能となる。なお、回路基板のコネクタ１側と試験機の接続ケーブルのカバー４側のどちらを固定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態になるプロービング用ソケットの構造例(その１：レセプタクルに圧縮バネ適用）を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態になるソケットに適用するレセプタクル例(その１：圧縮バネの場合）を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態になる圧縮バネを押圧するためのテーパ状加圧機構の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態になるプロービング用ソケットの接続構造（その１：圧縮バネ適用例）を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態になるコネクタ／ソケットの接続状態を示す図（その１：圧縮バネ適用例）である。
【図６】本発明の実施の形態になるプロービング用ソケットの構造例(その２：レセプタクルに筒状金属バネ適用）を示す図である。
【図７】発明の実施の形態になるソケットに適用するレセプタクル例(その２：筒状金属バネの場合）を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態になるプロービング用ソケットの接続構造（その２：筒状金属バネ適用例）を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態になるコネクタ／ソケットの接続状態を示す図（その２：筒状金属バネ適用例）である。
【図１０】従来の回路基板例を示す図である。
【図１１】従来のコンタクト構造例示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  コネクタ
２  コネクタ端子
３  雌コネクタ
４  カバー
５  位置決めピン
６  弾性体
７  プランジャ
８  バレル
９  圧縮バネ
１０  ストップリング
１１  バネ
１２  配線
１３  ストッパ
１５  筒状金属バネ
２０、２１  テーパ面
【図１】
2010033927.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010033927.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010033927.tif 000011
【図１０】
2010033927.tif 000012
【図１１】
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